Aplikace CFD pro letectví (FSI-OCF)

Akademický rok 2022/2023

Garant:	Ing. Robert Popela, Ph.D.
Garantující pracoviště:	LÚ	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty s teoretickými základy metody konečných objemů pro počítačové simulace proudění tekutin. Dále je seznámit s průmyslovým standardem implementace prostředků CFD pro řešení inženýrských problémů v oblasti externího proudění v letectví.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent předmětu získává přehled o numerických způsobech řešení Navier-Stokesových rovnic, praktické implementaci CFD kódů, metodickém postupu tvorby modelu a řešení konkrétních případů proudění pro zajištění důvěryhodnosti simulací. Dále se seznámí s průmyslovým standardem řešení problémů počítačové mechaniky tekutin.
Prerekvizity:
Matematika (zejména diferenciální a integrální počet), fyzika (zejména hydromechanika a termomechanika). Aerodynamika.
Obsah předmětu (anotace):
Úvod do problematiky počítačové mechaniky tekutin, historický přehled. Algoritmus řešení problémů CFD. Matematický popis problému mechaniky tekutin pro zpracování pomocí počítače. Metoda konečných diferencí a metoda konečných objemů - formulace a matematická teorie. Diskretizace. Numerické řešení soustav rovnic. Modelování turbulence, stlačitelného proudění a další pokročilé modely. Praktický postup řešení inženýrského problému z oblasti externí aerodynamiky v letectví.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách formou výuky s využitím zvoleného CFD software.
Způsob a kritéria hodnocení:
Účast ve cvičeních a laboratorních cvičeních je povinná. Účast na přednáškách není povinná. Student získá zápočet z předmětu když do konce zkouškového období za zimní semestr splní :- má větší účast ve cvičeních než 11 ze 14, - správně vypracuje a odevzdá domácí práce zadané během semestru, - správně vypracuje a odevzdá zprávy o laboratorním měření, - dopočítá doma všechny příklady, které ve cvičení nedořešil. Zkouška z předmětu je písemná a v případě nejasností v písemných odpovědích i ústní. V písemné části zkoušky student odpovídá na 5 otázek po 10-ti bodech a dále řeší 2 příklady, každý za 20 bodů. Minimální počet bodů pro absolvování zkoušky je 45. V ústní části zkoušky student odpovídá na doplňující otázky ke svým výsledkům z testu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Je-li účast ve cvičení nižší než 11 ze 14 student doloží, že vyřešil všechny příklady ze cvičení kdy chyběl. Je-li účast ve cvičeních nižší než 50 % student výuku individuálně nahrazuje.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 1 hod.	nepovinná
Cvičení s počítačovou podporou	13 × 2 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	Úvod a historický přehled metod CFD. Algoritmizace problému CFD. Matematický aparát CFD. Metoda konečných objemů. Modelování Turbulence. Diskretizace. Numerické řešení soustav algebraických rovnic. Praktický postup simulace - průmyslová perspektiva. Paralelizace výpočtů. Stlačitelné proudění.

Cvičení s počítačovou podporou	Tvorba geometrické reprezentace zadaného modelovaného problému - preprocessing. Tvorba výpočetní sítě. Import a řešení pomocí vybraného CFD kódu. Postprocessing - vyhodnocení kvantitativní a kvalitativní. Report.

Literatura - základní:
1. Anderson, J., D., Computational Fluid Dynamics, McGraw-Hill Education, ISBN-10: 0070016852
2. Tu, J., Yeoh, G., H., Liu, Ch., Computational Fluid Dynamics - A practical approach, Butterworth-Heineman, ISBN 978-0-7506-8563-4

Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program	Forma	Obor	Spec.	Typ ukončení	Kredity	Povinnost	St.	Roč.	Semestr
CŽV	prezenční studium	CZV Základy strojního inženýrství	--	kl	4	Povinně volitelný	1	1	L
N-LKT-P	prezenční studium	STL Stavba letadel	--	kl	4	Povinně volitelný	2	1	L
N-LKT-P	prezenční studium	TLT Technologie provozu letadlové a letištní techniky	--	kl	4	Povinně volitelný	2	1	L